12V 1A SMPS পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিট ডিজাইন: 4 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 08:00

হে বন্ধুরা!

প্রতিটি ইলেকট্রনিক ডিভাইস বা পণ্যের জন্য এটি একটি নির্ভরযোগ্য পাওয়ার সাপ্লাই ইউনিট (PSU) প্রয়োজন। টিভি, প্রিন্টার, মিউজিক প্লেয়ার ইত্যাদির মতো আমাদের বাসার প্রায় সব যন্ত্রের মধ্যেই একটি পাওয়ার সাপ্লাই ইউনিট থাকে যা এসি মেইন ভোল্টেজকে ডিসি ভোল্টেজের উপযুক্ত স্তরে রূপান্তরিত করে। সর্বাধিক ব্যবহৃত পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিট হল SMPS (সুইচিং মোড পাওয়ার সাপ্লাই), আপনি সহজেই আপনার 12V অ্যাডাপ্টার বা মোবাইল/ল্যাপটপ চার্জারে এই ধরনের সার্কিট খুঁজে পেতে পারেন। এই টিউটোরিয়ালে, আমরা শিখব কিভাবে 12v SMPS সার্কিট তৈরি করতে হয় যা 1.25A এর সর্বোচ্চ বর্তমান রেটিং সহ এসি মেইন পাওয়ারকে 12V DC তে রূপান্তর করবে। এই সার্কিটটি ছোট লোডগুলি পাওয়ার জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে বা এমনকি আপনাকে চার্জারে রূপান্তরিত করতে পারে যাতে আপনি সীসা-অ্যাসিড এবং লিথিয়াম ব্যাটারি চার্জ করতে পারেন। যদি এই 12v 15watt পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিট আপনার প্রয়োজনের সাথে মেলে না, আপনি বিভিন্ন রেটিং সহ বিভিন্ন পাওয়ার সাপ্লাই সার্কিট পরীক্ষা করতে পারেন।

ধাপ 1: 12v SMPS সার্কিট - নকশা বিবেচনা

যে কোন ধরণের বিদ্যুৎ সরবরাহের নকশা নিয়ে এগিয়ে যাওয়ার আগে, প্রয়োজনীয় পরিবেশ বিশ্লেষণ করতে হবে সেই পরিবেশের উপর ভিত্তি করে যেখানে আমাদের বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবহার করা হবে। বিভিন্ন ধরনের বিদ্যুৎ সরবরাহ বিভিন্ন পরিবেশে এবং নির্দিষ্ট ইনপুট-আউটপুট সীমানার সাথে কাজ করে।

ইনপুট স্পেসিফিকেশন:

ইনপুট দিয়ে শুরু করা যাক। একটি ইনপুট সাপ্লাই ভোল্টেজ হল প্রথম জিনিস যা এসএমপিএস দ্বারা ব্যবহার করা হবে এবং লোড খাওয়ানোর জন্য এটি একটি দরকারী মূল্যে রূপান্তরিত হবে। যেহেতু এই নকশাটি এসি-ডিসি রূপান্তরের জন্য নির্দিষ্ট করা হয়েছে, ইনপুট হবে অল্টারনেটিং কারেন্ট (এসি)। ভারতের জন্য, ইনপুট এসি 220-230 ভোল্টে পাওয়া যায়, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জন্য এটি 110 ভোল্টের জন্য রেট দেওয়া হয়। আরও কিছু দেশ আছে যারা বিভিন্ন ভোল্টেজের মাত্রা ব্যবহার করে। সাধারণত, SMPS একটি সার্বজনীন ইনপুট ভোল্টেজ পরিসরের সাথে কাজ করে। এর অর্থ হল ইনপুট ভোল্টেজ 85V এসি থেকে 265V এসি পর্যন্ত ভিন্ন হতে পারে। SMPS যে কোন দেশে ব্যবহার করা যেতে পারে এবং ভোল্টেজ 85-265V AC এর মধ্যে থাকলে সম্পূর্ণ লোডের একটি স্থিতিশীল আউটপুট প্রদান করতে পারে। SMPS এছাড়াও 50Hz এবং 60Hz ফ্রিকোয়েন্সি এর অধীনে স্বাভাবিকভাবে কাজ করা উচিত। এই কারণেই আমরা যে কোন দেশে আমাদের ফোন এবং ল্যাপটপ চার্জার ব্যবহার করতে পারছি।

আউটপুট স্পেসিফিকেশন:

আউটপুট দিকে, কিছু লোড প্রতিরোধী, কিছু সংযোজক। লোডের উপর নির্ভর করে একটি এসএমপিএসের নির্মাণ ভিন্ন হতে পারে। এই এসএমপিএসের জন্য লোড একটি প্রতিরোধী লোড হিসাবে ধরে নেওয়া হয়। যাইহোক, একটি প্রতিরোধী লোড মত কিছুই নেই, প্রতিটি লোড কমপক্ষে কিছু পরিমাণ ইনডাক্টেন্স এবং ক্যাপ্যাসিট্যান্স নিয়ে গঠিত; এখানে ধরে নেওয়া হয় যে লোডের আনয়ন এবং ধারণক্ষমতা নগণ্য।

একটি SMPS এর আউটপুট স্পেসিফিকেশন লোডের উপর অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য, যেমন সমস্ত অপারেটিং অবস্থার অধীনে লোড দ্বারা কত ভোল্টেজ এবং কারেন্ট প্রয়োজন হবে। এই প্রকল্পের জন্য, SMPS 15W আউটপুট প্রদান করতে পারে। এটি 12V এবং 1.25A। টার্গেটেড আউটপুট তরঙ্গটি 20000 Hz ব্যান্ডউইথের 30mV pk-pk কম হিসাবে নির্বাচিত হয়।

ধাপ 2: পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট আইসি নির্বাচন

প্রতিটি এসএমপিএস সার্কিটের জন্য একটি পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট আইসি প্রয়োজন যা সুইচিং আইসি বা এসএমপিএস আইসি বা ড্রায়ার আইসি নামেও পরিচিত। আসুন ডিজাইনের বিবেচনার জন্য একটি আদর্শ পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট আইসি নির্বাচন করি যা আমাদের ডিজাইনের জন্য উপযুক্ত হবে। আমাদের নকশা প্রয়োজনীয়তা হল:

1. 15W আউটপুট। 12V 1.25A সম্পূর্ণ লোডে 30mV পিকে-পিকে তরঙ্গের সাথে।
2. সার্বজনীন ইনপুট রেটিং
3. ইনপুট geেউ সুরক্ষা।
4. আউটপুট শর্ট সার্কিট, ওভার-ভোল্টেজ এবং ওভার-কারেন্ট সুরক্ষা।
5. কনস্ট্যান্ট ভোল্টেজ অপারেশন।

উপরোক্ত প্রয়োজনীয়তাগুলি থেকে নির্বাচন করার জন্য বিস্তৃত আইসি রয়েছে, কিন্তু এই প্রকল্পের জন্য, আমরা পাওয়ার ইন্টিগ্রেশন নির্বাচন করেছি। পাওয়ার ইন্টিগ্রেশন হল একটি সেমি-কন্ডাক্টর কোম্পানি যার বিভিন্ন পাওয়ার আউটপুট রেঞ্জে পাওয়ার ড্রাইভার আইসির বিস্তৃত পরিসর রয়েছে। প্রয়োজনীয়তা এবং প্রাপ্যতার উপর ভিত্তি করে আমরা ক্ষুদ্র সুইচ II পরিবার থেকে TNY268PN ব্যবহার করার সিদ্ধান্ত নিয়েছি।

উপরের ছবিতে, সর্বাধিক শক্তি 15W দেখানো হয়েছে। যাইহোক, আমরা খোলা ফ্রেমে এবং সার্বজনীন ইনপুট রেটিং এর জন্য SMPS তৈরি করব। যেমন একটি বিভাগে, TNY268PN 15W আউটপুট প্রদান করতে পারে। পিন ডায়াগ্রাম দেখা যাক।

ধাপ 3: 12V SMPS সার্কিট ডায়াগ্রাম এবং ব্যাখ্যা

প্রোটোটাইপ অংশটি নির্মাণে সরাসরি যাওয়ার আগে, আসুন 12v SMPS সার্কিট ডায়াগ্রাম এবং এর ক্রিয়াকলাপটি অন্বেষণ করি। সার্কিটে নিম্নলিখিত বিভাগ রয়েছে:

1. ইনপুট geেউ এবং SMPS ফল্ট সুরক্ষা
2. এসি-ডিসি রূপান্তর
3. পিআই ফিল্টার
4. ড্রাইভার সার্কিট্রি বা সুইচিং সার্কিট
5. আন্ডার-ভোল্টেজ লকআউট সুরক্ষা।
6. ক্ল্যাম্প সার্কিট
7. চৌম্বক এবং গ্যালভানিক বিচ্ছিন্নতা
8. EMI ফিল্টার
9. মাধ্যমিক সংশোধনকারী এবং স্নুবার সার্কিট
10. ফিল্টার বিভাগ

ইনপুট geেউ এবং SMPS ফল্ট সুরক্ষা

এই বিভাগে দুটি উপাদান রয়েছে, F1 এবং RV1। F1 হল 1A 250VAC স্লো ব্লো ফিউজ এবং RV1 হল 7mm 275V MOV (মেটাল অক্সাইড ভ্যারিস্টর)। একটি উচ্চ ভোল্টেজ বৃদ্ধি (275VAC এর বেশি) চলাকালীন, MOV মৃত সংক্ষিপ্ত হয়ে যায় এবং ইনপুট ফিউজকে উড়িয়ে দেয়। যাইহোক, ধীর গতির বৈশিষ্ট্যটির কারণে, ফিউজ এসএমপিএসের মাধ্যমে স্রোত স্রোতকে প্রতিরোধ করে।

এসি-ডিসি রূপান্তর

এই বিভাগটি ডায়োড ব্রিজ দ্বারা পরিচালিত হয়। এই চারটি ডায়োড (DB107 এর ভিতরে) একটি পূর্ণ সেতু সংশোধনকারী তৈরি করে। ডায়োডগুলি 1N4006, তবে স্ট্যান্ডার্ড 1N4007 পুরোপুরি কাজটি করতে পারে। এই প্রকল্পে, এই চারটি ডায়োড একটি পূর্ণ সেতু সংশোধনকারী DB107 দিয়ে প্রতিস্থাপিত হয়।

পিআই ফিল্টার

বিভিন্ন রাজ্যের বিভিন্ন EMI প্রত্যাখ্যানের মান রয়েছে। এই নকশাটি EN61000-Class 3 মান নিশ্চিত করে এবং PI ফিল্টারটি এমনভাবে ডিজাইন করা হয়েছে যাতে সাধারণ-মোড EMI প্রত্যাখ্যান কমানো যায়। এই বিভাগটি C1, C2, এবং L1 ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে। C1 এবং C2 হল 400V 18uF ক্যাপাসিটার। এটি একটি বিজোড় মান তাই 22uF 400V এই অ্যাপ্লিকেশনের জন্য নির্বাচিত। L1 হল একটি সাধারণ মোড চোক যা উভয়কেই বাতিল করতে ডিফারেনশিয়াল EMI সিগন্যাল নেয়।

ড্রাইভার সার্কিট্রি বা সুইচিং সার্কিট

এটি একটি SMPS এর হৃদয়। ট্রান্সফরমারের প্রাথমিক দিকটি সুইচিং সার্কিট TNY268PN দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি 120-132khz। এই উচ্চ সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি কারণে, ছোট ট্রান্সফরমার ব্যবহার করা যেতে পারে। সুইচিং সার্কিটের দুটি উপাদান রয়েছে, U1 এবং C3। U1 হল IC TNY268PN এর প্রধান চালক। C3 হল বাইপাস ক্যাপাসিটর যা আমাদের ড্রাইভার IC এর কাজের জন্য প্রয়োজন।

আন্ডার-ভোল্টেজ লকআউট সুরক্ষা

আন্ডার-ভোল্টেজ লকআউট সুরক্ষা ইন্দ্রিয় প্রতিরোধক R1 এবং R2 দ্বারা সম্পন্ন করা হয়। এটি ব্যবহার করা হয় যখন এসএমপিএস অটো-রিস্টার্ট মোডে যায় এবং লাইন ভোল্টেজ বুঝতে পারে।

ক্ল্যাম্প সার্কিট

D1 এবং D2 হল ক্ল্যাম্প সার্কিট। D1 হল TVS ডায়োড এবং D2 হল একটি অতি-দ্রুত পুনরুদ্ধারের ডায়োড। ট্রান্সফরমারটি পাওয়ার ড্রাইভার IC TNY268PN জুড়ে একটি বিশাল ইন্ডাক্টর হিসেবে কাজ করে। অতএব সুইচিং অফ-চক্রের সময়, ট্রান্সফরমারের লিকেজ ইনডাক্ট্যান্সের কারণে ট্রান্সফরমার উচ্চ ভোল্টেজ স্পাইক তৈরি করে। এই উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ভোল্টেজ স্পাইকগুলি ট্রান্সফরমার জুড়ে ডায়োড ক্ল্যাম্প দ্বারা দমন করা হয়। UF4007 অতি দ্রুত পুনরুদ্ধারের কারণে নির্বাচিত হয় এবং P6KE200A টিভিএস অপারেশনের জন্য নির্বাচিত হয়।

চৌম্বক এবং গ্যালভানিক বিচ্ছিন্নতা

ট্রান্সফরমার একটি ফেরোম্যাগনেটিক ট্রান্সফরমার এবং এটি শুধুমাত্র উচ্চ ভোল্টেজের এসিকে কম ভোল্টেজের এসিতে রূপান্তরিত করে না বরং গ্যালভানিক বিচ্ছিন্নতাও প্রদান করে।

EMI ফিল্টার

C4 ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে EMI ফিল্টারিং করা হয়। এটি উচ্চ EMI হস্তক্ষেপ কমাতে সার্কিটের অনাক্রম্যতা বৃদ্ধি করে।

মাধ্যমিক সংশোধনকারী এবং স্নুবার সার্কিট

ট্রান্সফরমার থেকে আউটপুট সংশোধন করা হয় এবং D6 ব্যবহার করে ডিসিতে রূপান্তরিত করা হয়, একটি স্কটকি রেকটিফায়ার ডায়োড। D6 জুড়ে স্নুবার সার্কিট সুইচিং অপারেশনের সময় ভোল্টেজ ক্ষণস্থায়ী দমন করে। স্নুবার সার্কিট একটি প্রতিরোধক এবং একটি ক্যাপাসিটর, R3, এবং C5 নিয়ে গঠিত।

ফিল্টার বিভাগ

ফিল্টার বিভাগে একটি ফিল্টার ক্যাপাসিটর C6 থাকে। ভাল তরঙ্গ প্রত্যাখ্যানের জন্য এটি একটি নিম্ন ESR ক্যাপাসিটর। এছাড়াও, L2 এবং C7 ব্যবহার করে একটি LC ফিল্টার আউটপুট জুড়ে ভাল তরঙ্গ প্রত্যাখ্যান প্রদান করে।

ধাপ 4: PCB উত্পাদন

আপনি আপনার সুবিধামতো যেকোন সফটওয়্যারের সাহায্যে PCB Schematic আঁকতে পারেন এবং আপনার পছন্দের PCB প্রস্তুতকারকের কাছে পাঠাতে পারেন। আমার একটি গারবার প্রস্তুত আছে, আমি এটি ভাগ করতে পারি।

আমি LIONCIRCUITS এর সুপারিশ করবো কারণ তাদের প্রোটোটাইপের জন্য কম খরচে উৎপাদন সেবা আছে যা আমাদের মত DIY উত্সাহীদের জন্য সত্যিই ভাল। তাদের একটি স্বয়ংক্রিয় অনলাইন প্ল্যাটফর্ম রয়েছে যেখানে আপনি আপনার গারবার ফাইল আপলোড করতে পারেন এবং একটি অনলাইন অর্ডার দিতে পারেন। ভারতজুড়ে শিপিং বিনামূল্যে।